Bo mạch in 3D hòa tan trong nước: Giải pháp mới cho rác thải điện tử

Từ những bảng mạch điện tử vốn khó tái chế, nay các nhà khoa học đã tạo ra DissolvPCB – loại PCB in 3D có thể tan trong nước, tách riêng linh kiện và kim loại để tái sử dụng. Công nghệ này được xem là bước tiến quan trọng nhằm giải quyết “cơn khủng hoảng” rác thải điện tử toàn cầu.

Mỗi năm, thế giới thải ra hơn 62 triệu tấn rác điện tử, nhưng chưa tới 25% được tái chế. Nguyên nhân chính nằm ở bảng mạch in (PCB) – nền tảng của hầu hết thiết bị điện tử, vốn bền, khó tháo gỡ và gần như không thể tái chế hiệu quả.

Trước thách thức này, nhóm nghiên cứu từ Đại học Maryland, Viện Công nghệ Georgia và Đại học Notre Dame đã phát triển DissolvPCB, loại bo mạch in 3D có thể tan trong nước. Thay cho sợi thủy tinh và epoxy, DissolvPCB sử dụng polyvinyl alcohol (PVA) – loại nhựa phân hủy sinh học, cùng hợp kim gali-indi ở dạng kim loại lỏng để dẫn điện. Khi nhúng vào nước, lớp nền PVA biến mất, linh kiện và kim loại lỏng được tách ra và tái sử dụng dễ dàng.

Thử nghiệm cho thấy PCB này có thể tan hoàn toàn trong vòng 36 giờ ở nhiệt độ phòng, thậm chí dưới một giờ nếu gia nhiệt. Khoảng 98% vật liệu được thu hồi, giúp giảm đáng kể khí thải nhà kính, độc tính và tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch so với PCB truyền thống. Công nghệ này còn mở ra mô hình “tái chế tại chỗ”, cho phép cả phòng thí nghiệm nhỏ hay doanh nghiệp khởi nghiệp cũng có thể tự xử lý, thay vì phụ thuộc vào hạ tầng tái chế tập trung.

Điểm đặc biệt là toàn bộ quy trình sản xuất chỉ cần máy in 3D phổ biến và vật liệu dễ kiếm. Nhóm nghiên cứu còn cung cấp công cụ phần mềm mã nguồn mở, giúp chuyển đổi thiết kế mạch thành mô hình in 3D, tạo điều kiện cho cả cộng đồng cùng tham gia cải tiến.

Ngoài tính thân thiện môi trường, DissolvPCB còn mở đường cho những thiết kế điện tử mới: mạch có thể uốn cong, tích hợp vào bề mặt cong hoặc điêu khắc. Các nguyên mẫu như loa Bluetooth hay khối lập phương LED đều đã được chứng minh có thể tái chế hoàn toàn.

Tuy nhiên, công nghệ vẫn đối mặt hạn chế: kích thước còn cồng kềnh và nhạy cảm với ẩm, nên chưa thể thay thế PCB trong các thiết bị nhỏ gọn như smartphone. Trước mắt, nó phù hợp nhất cho việc tạo mẫu, đào tạo hoặc sản xuất quy mô nhỏ.

Dù vậy, DissolvPCB được xem là bước tiến quan trọng trong hành trình xây dựng ngành điện tử bền vững. Thay vì để lại những núi rác công nghệ độc hại, các thiết bị trong tương lai có thể hòa tan, chỉ giữ lại những phần tử có thể tái sử dụng – một giải pháp cần thiết trong kỷ nguyên công nghệ tiêu dùng bùng nổ.

Nguồn: Zmescience